Princípios de Ciências de Materiais: Compósitos

 Francis MendesLuann CarlosVinícius Mezadri

Universidade Federal de Ouro Preto / JM

Índice1 – Introdução2 – Definição 3 – Características4 – Classificação dos Compósitos5 – Aplicações6 – Conclusão

Introdução :Histórico :

• Manipulação dos recursos naturais.• Proteção do Homem.• Preocupação com a redução dos custos nas industriais.• Necessidade de inovação.

Mercados de materiais compósitos

31

19.7

12.4

9.95.8

0.8

Vendas

TransportesContrução CivilMarinhaEquipamentos elet-ricos/eletronicosProdutos de consumoAeroespacial e aeronaves

Definição : • Compósito é um material heterogêneo formado

por dois ou mais constituintes distintos, classificados por fibras, contínuas ou não, de um material resistente (reforço, que é descontínuo, ou seja, envolvido pela matriz) e matriz ( material de preenchimento, de resistência mecânica inferior à da fibra).

• A fase matriz pode ser um metal, um polímero ou um cerâmico, que confere estrutura ao material compósito preenchendo os espaços vazios que ficam no reforço e mantendo-o na sua posição

Características :•Leveza e facilidade de transporte•Resistencia Química•Resistencia as intempéries•Flexibilidade Arquitetônica•Durabilidade•Fácil Manutenção•Resistencia Mecânica•Feito sob medida

Classificação dos Compósitos de acordo com a matriz:

COMPÓSITOS

MATRIZ METÁLICA

MATRIZ CERÂMICA

MATRIZ POLIMÉRICA

Materiais compósitos :Matriz Cerâmica

• Vantagens: são resistentes à oxidação e à deterioração sob temperaturas elevadas.

• Desvantagens: Predisposição destes materiais à fratura.

Materiais compósitos :Matriz Metálica

• Vantagens: alta resistência mecânica e aproveitar e grande potencial de redução de peso.

• Desvantagens: alto custo

Materiais compósitos :Matriz Polimérica

É constituída por muitas partes, unidas ou ligadas quimicamente entre si, de modo a formar um sólido.

Termoplásticos Termoendurecíveis

MATRIZ POLIMÉRICA

Materiais compósitos Matriz Polimérica

• Vantagens: (à temperatura ambiente) baixo peso, bem como processos fáceis de fabrico e custo reduzido.

• Desvantagens: impossibilidade de trabalho a altas temperaturas, instabilidade dimensional devido aos elevados coeficientes de expansão térmica, a sensibilidade à radiação e, em alguns casos, a absorção da umidade ambiente.

COMPÓSITOS

MATRIZ METÁLIC

A

MATRIZ CERÂMIC

A

MATRIZ POLIMÉRIC

A

Termoplásticos Termoendurecíveis

Materiais compósitos Os três principais tipos de Fibras Sintéticas são:

Fibra de Vidro

Fibra de Aramida

Fibra de Carbono

Fibras Sintéticas

Fibras Sintéticas : 1. Fibra de Vidro

•boa estabilidade dimensional

•boa resistência ao calor, à umidade e à corrosão

•boas propriedades de isolamento elétrico

•elevado quociente entre resistência e peso

•facilidade de fabrico e custo relativamente baixo

Fibras Sintéticas :

2. Fibra de Aramida (ou poliamida aromática)

• baixo peso

• elevada rigidez

• absorção de impacto

• resistência mecânica muito elevada

• preço elevado

Fibras Sintéticas :

3. Fibra de Carbono

• resistência mecânica

• baixa densidade

• módulo de elasticidade elevados

Aplicações :Surgiu inicialmente na área

aeronáutica devido a necessidade de diminuição de peso, preservando a robustez dos componentes estruturais.

Podem ser encontradas nos aviões em substituição aos materiais metálicos (fuselagem, spoilers, portas de trem de aterrissagem, portas internas)

Indústria Automobilística:Inicialmente eram produzidos somente

párachoques e tetos de automóveis.Atualmente, o material composto é

utilizado para a fabricação de capôs, carters de óleo, colunas de direção, árvores de transmissão, molas laminadas, painéis, dentre outras peças.

Bioengenharia:São usados na fabricação

de próteses internas e externas.

Como por exemplo a substituição do fêmur, com uma haste de compósito encimada por uma esfera de Al2O3 ; suporte de pessoas com problemas de locomoção, através de náilon/fibras de carbono; ou até mesmo válvulas de coração artificial em carvão pirolítico.

Esportes :A Fórmula 1 pode ser considerada

como um laboratório para as inovações tecnológicas. Em muitos casos, o que se emprega dentro dos carros de Fórmula 1 será utilizado futuramente nos carros de passeio.

Esportes :Em praticamente todas as atividades

esportivas, a redução do peso está diretamente ligada a redução do tempo de execução de uma prova esportiva. Como exemplo disto, podemos citar barcos a vela, skis e bicicletas. Em alguns casos, o que se procura é a agilidade e a perfeição de alguns golpes, como no tênis, com suas raquetes; no golfe, com seus tacos; e no surf, com suas pranchas.

Saneamento Básico :Utilizados em tubos e estações de

tratamento de água e efluentes, esse é um segmento com expressiva atuação do setor de compósitos e com grande expectativa de crescimento.

Construção Civil:O compósito já é amplamente utilizado

por este segmento, sendo utilizado para fabricação de caixas d'água, tanques, coberturas, perfis, mármore sintético, banheiras, telhas.

Outros :No setor eletrônico o material á

aplicado em leitos para cabos, antenas, elementos de isolação, cabines telefônicas.

Em setores químicos e petrolíferos, 20% das plataformas de petróleo da Petrobrás já utilizam produtos fabricados a partir de compósitos, substituindo, por exemplo, as grades de piso em aço.

Conclusão:A crescente exigência das novas

tecnologias, sobretudo no que respeita à combinação de propriedades incompatíveis de variados materiais, como a resistência mecânica e tenacidade, levou ao aparecimento de novos materiais. Estes materiais são cada vez mais utilizados como substitutos dos materiais convencionais.